Stoks usuli bilan aniqlash

L A B O R A T O R I YA I S H I № 9

SUYUQLIKNING ICHKI ISHQALANISH KOEFFICIENTINI

STOKS USULI BILAN ANIQLASH


1. Ishning maqsadi: Suyuqliklarda paydo bo’ladigan ichki ishqalanish kuchlari
to’g’risida olingan nazariy bilimlarni amalda qo’llashni o’rganish.


2. Kerakli asboblar: Tekshiriladigan suyuqlik quyilgan cilindrsimon shisha idish,
po’lat sharchalar,mikrometr, masshtabli chizg’ich va sekundomer.

3. NAZARIY QISM

1-rasm
Har qanday suyuqlikning bir qatlami ikkinchi qatlamiga nisbatan harakatlanganda ular orasida ishqalanish kuchlari hosil bo’ladi. Sekinroq harakat qilayotgan qatlamga tezroq harakat qilayotgan qatlam tezlashtiruvchi kuch bilan ta’sir etsa, aksincha sekinroq harakat qilayotgan qatlam tomonidan tezroq harakat qilayotgan qatlamga sekinlashtiruvchi kuch bilan ta’sir etadi. Bu kuch o’zaro harakatlanuvchi suyuqlik qatlamining sirtiga urinma ravishda yo’nalgan bo’ladi.
Tajribalar ishqalanish kuchi tekshirilayotgan qatlamlar yuzasiga va qatlam orasida tezlikning qanchalik tez o’zgarishiga bog’liq ekanini ko’rsatadi.
Bir-biridan ℓ masofada bo’lgan ikki qatlam mos ravishda va tezliklar bilan oqayotgan bo’lsa (1-rasm), tezliklar farqi bo’ladi.
Qatlamlar orasidagi masofa oqish tezligiga tik yo’nalishda olinadi. Bir qatlamdan ikkinchi qatlamga o’tganda tezlikning qanchalik tez o’zgarishini ko’rsatuvchi kattalik
ga tezlik gradienti deyiladi. Demak, tezlik gradinti oqish tezligiga tik yo’nalishda birlik qatlamda tezlikning o’zgarishiga teng ekan. Gradient tezlikning ortish yo’nalishida olinadi. Nyuton qonuniga asosan F ichki ishqalanish kuchi N_v tezlik gradienti va ishqalanuvchi qatlam yuzasi S ga to’g’ri proporcional, ya’ni

(1)
Suyuqlikning xususiyatiga bog’liq bo’lgan kattalik  ga suyuqlikning ichki ishqalanish koefficienti yoki yopishqoqlik koefficienti deyiladi. (1) formuladan
(2)
bo’ladi, bunda S=1 va N_v=1 desak, =F bo’ladi. Demak, ichki ishqalanish koefficienti qiymat jihatdan tezlik gradienti bir birlikka teng bo’lganda birlik yuzada hosil bo’lgan ichki ishqalanish kuchiga teng bo’lar ekan. Ichki ishqalanish koeffisientining birligi qilib SGS sistemasida Puaz qabul qilingan. 1 Puaz tezlik gradienti sm/s bo’lganda 1sm² yuzaga 1 dina kuch bilan ta’sir eta oladigan suyuqlikning ichki ishqalanish koeffisienti qabul qilingan.
SI sistemasida ichki ishqalanish koeffisienti da o’lchanadi. 1 =10 Puaz.
Suyuqlikning ichki ishqalanish koeffisienti suyuqlik tabiatiga bog’liq bo’lib, temperatura ortishi bilan kamayadi. Bu ishda ichki ishqalanish koefficienti Stoks usuli bilan, ya’ni suyuqlik ichida pastga tomon harakatlanuvchi sharchani kuzatish bilan aniqlanadi. Sharchaning hamma tomoni suyuqlikka tekkani holda( atrofida havo pufakchalari bo’lmasdan) uyurma hosil qilmasdan erkin tushayotgan bo’lsin. U holda sharchaga quyidagi uchta kuch ta’sir etadi:
1. O g’ i r l i k k u ch i .
(3)
bu erda r - sharcha radiusi,  - sharchaning zichligi, g - erkin tushish tezlanishi.
2. I t a r i sh k u ch i Arximed qonuniga asosan sharcha siqib chiqargan suyuqlik og’irligiga teng bo’ladi:
(4)
bunda ₁ - suyuqlik zichligi.
3. Sharcha harakatiga qarshilik kuchi suyuqlikning ichki ishqalanishi tufayli vujudga keladi. Stoks qonuniga asosan bu kuch
(5)


2-rasm
Jism yopishqoq muhit ichida harakat qilganida qarshilik vujudga keladi. Suyuqlikning jismga bevosita tegib turgan qatlami uning sirtiga yopishib oladi va u bilan birga harakatlanadi. Bu qatlam o’z harakatini qo’shni qatlamga beradi. Sharcha kichik bo’lsa, bu qatlamlar uyurmasiz bir tekisda harakat qiladi. Sharchaga ta’sir qiluvchi kuchlar bir to’g’ri chiziq bo’ylab, ya’ni og’irlik kuchi pastga qarab, suyuqlikning ko’tarish kuchi va qarshilik kuchlari yuqoriga qarab yo’naladi (2-rasm). Bu kuchlarning teng ta’sir etuvchisi
(6)
ifoda yordamida aniqlanadi. Sharchaning tushish tezligi ortishi bilan Stoks formulasiga asosan unga proporcional ravishda suyuqlikning qarshilik kuchi ham ortib boradi. Sharchaning tezligi ma’lum bir qiymatga etganda kuchlarning teng ta’sir etuvchisi nolga (R=0) teng bo’lganda, ya’ni
(7)

bo’lib, sharcha o’z inerciyasi bilan tekis harakat qila boshlaydi.

(3),(4) va (5) lardan R, F, F_A larning qiymatini (7) tenglikka qo’yib, ichki ishqalanish koefficienti  aniqlanadi:
(8)

Bu erda d - sharchaning diametri.

Sharcha suyuqlikda l masofani t vaqtda bosib o’tsa, uning harakat tezligi bo’ladi, bu ifodani (8) ga qo’ysak,
(9)
bo’ladi.